FR2750771A1 - Station bioclimatologique - Google Patents

Abstract

Station bioclimatologique pour l'établissement in situ du bilan énergétique d'un couvert végétal et la détermination de ses besoins en eau à partir de paramètres mesurés par des capteurs équipant la station et d'un logiciel exécuté par une unité centrale connectée aux capteurs et à des moyens (E) de transmission de signaux vers un poste de contrôle, la station comprenant au moins un pyrradiomètre (3), un anémomètre (5), deux dispositifs (20) de mesure de la température et de l'humidité relative de l'air, un pluviomètre (70) et des moyens autonomes d'alimentation en énergie électrique, constitués de panneaux solaires (75) reliés à une batterie de stockage de l'énergie.

Description

Station bioclimatologique
La présente invention concerne une station bioclimatologique destinée à permettre l'établissement in-situ du bilan énergétique d'un couvert végétal pour déterminer notamment ses besoins en eau.

Certaines stations météorologiques permettent de calculer l'évapotranspiration potentielle ou ETP d'un couvert végétal à partir de capteurs qui mesurent notamment le rayonnement solaire, la température et l'humidité relative de l'air, et la vitesse du vent, sachant que par évapotranspiration il faut entendre l'évaporation du sol et la transpiration du végétal. En fait, ces stations tendent à déterminer la potentialité de l'air à prendre de l'eau du sol, c'est-à-dire le maximum d'eau qui pourrait être puisé du système sol/végétal. Concrètement, ces stations ont simplement pour but de limiter le gaspillage pouvant résulter d'un arrosage intensif.

Certains fabricants de systèmes automatiques d'arrosage fournissent également de petites stations essentiellement équipées d'un pluviomètre et de sondes d'humidité, mais elles ont également pour but d'éviter un gaspillage de l'eau.

Or on sait depuis longtemps que c'est par la connaissance de l'évapotranspiration réelle ou ETR d'un couvert végétal que l'on peut globalement déterminer ses besoins en eau. En effet, seule la connaissance de ce paramètre peut permettre de déterminer la quantité d'eau qui s'échappe réellement du sol. Or, on sait également que la valeur de ce paramètre ETR n'est pas directement mesurable mais que, par contre, l'établissement in-situ du bilan énergétique du couvert végétal selon des méthodes connues, comme par exemple celle connue sous le nom rapport BOWEN , permet de déduire la valeur de ce paramètre ETR. Bien entendu, la connaissance précise de ce paramètre ETR dépend de la méthode utilisée et de la précision des mesures des différents paramètres qui interviennent dans l'établissement du bilan énergétique.

Sur la base de ces méthodes, on a tout d'abord conçu des stations à titre expérimental dans des laboratoires, mais ces stations se sont avérées alors inexploitables sur le plan industriel. Ensuite, grâce aux progrès de la technologie, il a été possible de concevoir des dispositifs de détection et de mesure exploitables sur le plan industriel pour pouvoir aboutir à la réalisation de stations bioclimatologiques permettant d'établir un bilan énergétique. Cependant et concrètement, les stations existant actuellement ne permettent pas de déterminer de façon suffisamment précise et à un coût convenable les besoins réels en eau d'un couvert végétal.

Le but de l'invention est donc de concevoir, développer et industrialiser une station bioclimatologique qui permette de calculer notamment l'évapo- transpiration réelle d'un couvert végétal et d'apporter un ensemble d'informations pour répondre d'une façon précise à au moins deux questions : combien d'eau apporter au couvert végétal et quand apporter cette eau en prenant notamment en compte l'état hydrique du sol.

Pour atteindre ce but, l'invention propose une station bioclimatologique destinée à permettre l'établissement in-situ du bilan énergétique d'un couvert végétal pour déterminer notamment ses besoins en eau, ce bilan énergétique étant établi à partir de paramètres mesurés par un ensemble de capteurs qui équipent la station et d'un logiciel de traitement exécuté par une unité centrale connectée à l'ensemble des capteurs et à des moyens de transmission de signaux vers un poste de contrôle, cette station comprenant au moins
- un pyrradiomètre situé à une hauteur déterminée au-dessus du couvert végétal pour mesurer le rayonnement solaire net qui est la différence entre le rayonnement incident et le rayonnement réfléchi par le sol,
- au moins un anémomètre,
- au moins deux dispositifs de mesure de la température et de l'humidité de l'air, chaque dispositif comprenant un capteur de température et un capteur d'humidité relative placés l'un à côté de l'autre et soumis au flux d'air d'un ventilateur, ces deux dispositifs étant portés par des bras mobiles pour effectuer des mesures à des hauteurs différentes suivant le principe de la double pesée, et
- un pluviomètre,
ladite station comprenant de plus des moyens autonomes d'alimentation en énergie électrique, constitués de panneaux solaires reliés à une batterie de stockage de l'énergie, ces moyens étant suffisants pour assurer l'alimentation et le fonctionnement de la station.

De préférence, l'anémomètre précité est situé à la même hauteur que le pyrradiomètre pour mesurer la vitesse du vent et apporter un facteur de correction au signal de sortie du pyrradiomètre lorsque la vitesse du vent est faible.

Avantageusement, le pyrradiomètre est situé à une hauteur de l'ordre de 1,20 m au-dessus du couvert végétal et avec une exposition au sud pour obtenir une bonne précision sur les mesures alors non influencées par la structure de la station.

Selon une autre caractéristique de l'invention, l'anémomètre comprend des ailettes qui sont solidaires d'un arbre rotatif vertical dont les deux extrémités ont la forme d'une pointe pour limiter les forces de frottement au niveau des paliers qui supportent l'arbre en rotation, et avoir ainsi un seuil de déclenchement très bas qui permet de détecter une vitesse de vent très faible.

Avantageusement, la station peut comprendre trois anémomètres qui sont respectivement situés à des hauteurs de l'ordre de 0,40 - 1,20 et 2,00 m au-dessus du couvert végétal pour établir une courbe précise du profil du vent.

Selon une autre caractéristique de l'invention, chaque capteur de température de l'air est constitué par un dépôt de métal sur un substrat isolant pour former une résistance dont la valeur varie avec la température, et les différents capteurs de température utilisés sont avantageusement alimentés à partir d'une même source de courant.

Selon une autre caractéristique de l'invention, chaque capteur d'humidité relative de l'air est constitué par un condensateur dont la capacité varie avec le taux d'humidité de l'air, ce condensateur étant par exemple monté en série avec une résistance de valeur fixe pour former un circuit RC dont on mesure les variations de fréquence.

Avantageusement, les dispositifs de mesure de la température et de l'humidité de l'air sont utilisés pour faire différentes mesures sur une hauteur comprise entre 0,20 et 2,00 m environ au-dessus du couvert végétal.

Selon une autre caractéristique de l'invention, un troisième dispositif fixe de mesure de la température et de l'humidité de l'air est placé dans un abri du type météo situé à environ 2,00 m au-dessus du couvert végétal, cet abri pouvant renfermer les moyens de transmission de signaux vers le poste de contrôle, ces moyens étant par exemple constitués par un système radiomodem.

Selon une autre caractéristique de l'invention, la station peut être également équipée d'un système pour connaître l'état hydrique du sol qui comprend un dispositif pour mesurer l'indice de sécheresse du sol et qui est constitué par deux électrodes enfoncées dans le sol, une source de courant alternatif et un dispositif pour mesurer la tension induite entre les deux électrodes, et deux capteurs de température enfoncés dans le sol à deux profondeurs différentes, ces différents éléments pouvant être associés à un fluxmètre pour connaître également l'état énergétique du sol et appréhender les transferts énergétiques.

Enfin, selon encore une autre caractéristique de l'invention, la station peut être équipée d'un capteur de hauteur pour asservir automatiquement la hauteur de la station à la hauteur du couvert végétal.

En variante, la station peut rester fixe mais en utilisant le capteur de hauteur on peut apporter automatiquement une correction en fonction de la hauteur atteinte par le couvert végétal, par exemple lorsque ce dernier est du gazon.

D'une manière générale, on utilise des moteurs électriques plutôt que des vérins pour commander la position des bras qui portent les dispositifs de mesure de la température et de l'humidité de l'air, et pour élever éventuellement la station en fonction de la hauteur atteinte par le couvert végétal.

Enfin le poste de contrôle qui communique avec la station peut être utilisé comme un outil d'aide à la décision pour l'utilisateur, ce poste de contrôle pouvant être constitué par un micro-ordinateur qui exécute un logiciel permettant à l'utilisateur de connaître les paramètres qui l'aideront à prendre une décision pour programmer un système d'arrosage automatique, par exemple, et plus généralement conduire ses cultures.

Concrètement, l'unité centrale de la station peut moduler la fréquence des mises en veille de la station, ce qui permet de limiter la consommation d'énergie et d'utiliser des panneaux solaires comme source d'énergie.

Une station selon l'invention présente de nombreux avantages parmi lesquels on peut notamment citer:
- le nombre des paramètres mesurés, et les facteurs de correction qui sont apportés aux mesures faites par les différents capteurs, ce qui permet d'établir avec plus de précision un bilan énergétique du couvert végétal, et avec un logiciel de traitement approprié de pouvoir déterminer le moment où un besoin en eau est nécessaire et la quantité d'eau à apporter,
- le soin apporté aux conditions de fonctionnement et à l'emplacement des différents capteurs,
- la nature des capteurs et des moyens moteurs utilisés pour limiter la consommation en énergie électrique et permettre la réalisation d'une station autonome alimentée à partir de panneaux solaires, et
- le rôle joué par le poste de contrôle relié à la station, qui permet à l'utilisateur d'agir sur les programmes qui sont exécutés par l'unité centrale de la station.

D'autres avantages, caractéristiques et détails de l'invention ressortiront de la description explicative qui va suivre et faite en référence aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemple et dans lesquels
- la figure 1 est une vue en perspective d'une station bioclimatologique selon l'invention,
- la figure 2 est une vue schématique simplifiée de la structure de l'un des anémomètres qui équipent la station,
- la figure 3 est une vue en coupe schématique d'un dispositif de mesure de la température et de l'humidité de l'air, qui équipe la station,
- la figure 4 est un schéma électrique de principe de la mesure effectuée par les capteurs de mesure de la température de l'air,
- la figure 5 est une vue partielle en coupe axiale d'un abri du type météo destiné à renfermer un dispositif de mesure de la température et de l'humidité de l'air ainsi que des moyens de transmission de signaux vers un poste de contrôle,
- la figure 6 est une vue en perspective de l'abri de la figure 5 monté sur un mât de la station,
- la figure 7 est une vue schématique d'un système pour connaître l'état hydrique et énergétique du sol,
- la figure 8 est une vue schématique de principe des moyens de commande pour régler la hauteur des bras qui supportent les dispositifs de mesure de la température et de l'humidité de l'air,
- la figure 9 représente graphiquement une courbe correspondant au profil de la température de l'air sur une certaine hauteur et dans le sol, et
- la figure 10 est une vue schématique de principe des moyens pour asservir la hauteur de la station par rapport à la hauteur du couvert vegétal.

La station bioclimatologique 1 telle que représentée sur la figure 1 est équipée d'un ensemble de dispositifs de mesure qui vont permettre d'établir insitu le bilan énergétique d'un couvert végétal.

La station 1 est équipée d'un pyrradiomètre 3 qui est utilisé pour mesurer le rayonnement solaire net, c'est-à-dire la différence entre le rayonnement incident venant de l'atmosphère et le rayonnement réfléchi par le sol. Le pyrradiomètre 3 est par exemple constitué, d'une façon connue en soi, d'un corps noir avec deux faces principales opposées qui sont respectivement exposées aux rayonnements incident et réfléchi, et deux réseaux de thermocouples respectivement montés sur lesdites faces principales du corps noir et qui délivrent chacun un signal de sortie proportionnel au rayonnement associé.

Dans l'exemple illustré sur la figure 1, la station est équipée de trois anémomètres 5 qui sont situés à trois hauteurs différentes. En se reportant à la figure 2, chaque anémomètre 5 comprend notamment trois ailettes 7 qui sont avantageusement fabriquées en aluminium anodisé pour augmenter leur rigidité sans augmenter leur poids. Ces trois ailettes 7 sont solidaires d'un arbre vertical 9 dont les deux extrémités sont usinées de manière à former une pointe 9a. Cet arbre 9 est supporté en rotation par l'intermédiaire de deux paliers 10 supérieur et inférieur. Grâce à la forme en pointe des deux extrémités de l'arbre 9, il est possible de réduire au maximum les frottements avec les paliers 10. Il est ainsi possible d'abaisser le seuil de déclenchement de la rotation de l'anémomètre et de mesurer ainsi une vitesse de vent inférieure à 0,2 m/s.

La vitesse de rotation des ailettes 7 est déterminée par l'intermédiaire d'une couronne circulaire 12, coaxiale à l'arbre 9, solidaire de ce dernier et dont la périphérie est percée de plusieurs orifices 14 qui vont passer successivement devant un système de comptage optique 16.

La station 1 est équipée d'au moins deux dispositifs 20 de détection de la température et de l'humidité de l'air. Selon un exemple de réalisation illustré sur la figure 3, chaque dispositif 20 comprend un capteur 22 de mesure de la température de l'air, et un capteur 24 de mesure de l'humidité relative de l'air.

Un capteur de température 22 est constitué par le dépôt 25 d'un matériau métallique tel que du platine sur un substrat isolant 26. Ce dépôt 25 forme une résistance dont la valeur varie en fonction de la température, la valeur de cette résistance étant par exemple calibrée à une valeur de 100 ohms à OOC.

Avantageusement, les deux capteurs de température 22 des deux dispositifs 20 sont alimentés au moment de la mesure à partir d'une même source de courant I, de manière à ce que les deux capteurs 22 soient simultanément soumis aux éventuelles variations de courant, ce qui n'affectera pas la précision des mesures sur le delta de température.

Comme cela est illustré sur la figure 4, on prélève un signal de tension aux bornes de chacun des deux capteurs 22, tension qui est ensuite amplifiée par un amplificateur A.

Le capteur 24 de mesure de l'humidité relative de l'air est, par exemple, constitué d'une façon connue en soi, par un condensateur dont la capacité va varier en fonction du taux de l'humidité relative de l'air. Ce condensateur est monté en série avec une résistance de valeur fixe, et on mesure les variations de fréquence de ce circuit RC pour en déduire ensuite la mesure du taux d'humidité relative de l'air.

En se reportant à nouveau à la figure 3, les deux capteurs 22 et 24 sont placés au voisinage l'un de l'autre à l'intérieur d'un abri ventilé 27. Cet abri 27 comprend un guide d'entrée d'air 28 qui est constitué par deux disques 28a et 28b situés dans un plan horizontal, placés l'un au-dessus de l'autre et écartés l'un de l'autre d'une distance d'environ 1 cm, le disque supérieur 28b étant percé d'une ouverture centrale de passage 30. A l'extérieur du guide 28 et en regard de l'ouverture 30, on monte un ventilateur 32 pour aspirer l'air présent dans le guide d'entrée 28. Deux coupelles 34 et 36 sont montées au-dessus du ventilateur 32 et sont espacées l'une de l'autre pour former un guide de sortie 37 pour évacuer l'air aspiré par le ventilateur 32. A cet effet, la coupelle inférieure 34 est percée d'une ouverture centrale de passage 38 située en regard du ventilateur 32. La coupelle supérieure 36 forme également un écran contre le rayonnement solaire pour ne pas influencer les mesures des capteurs 22 et 24. L'abri 27 permet ainsi aux deux capteurs 22 et 24 de fonctionner identiquement quelle que soit la direction du vent.

La station 1 est également équipée d'un abri du type météo 40 dans lequel est au moins logé un autre dispositif 20 de mesure de la température et de l'humidité de l'air. En se reportant aux figures 5 et 6, cet abri 40 est constitué par un ensemble de coupelles superposées les unes sur les autres et régulièrement espacées entre elles pour permettre une ventilation naturelle. Avantageusement, cet abri 40 est dimensionné de manière à pouvoir y loger également un système de transmission E de signaux sur lequel on reviendra par la suite.

En se reportant à la figure 5, la partie supérieure de l'abri 40 est délimitée entre une coupelle supérieure 44a et une coupelle centrale 44b. Les coupelles intermédiaires situées entre ces deux coupelles 44a et 44b sont percées chacune d'une ouverture centrale 46 de manière à définir un logement pour le système de transmission E. La partie inférieure de l'abri 40 est délimitée entre la coupelle 44b et une coupelle inférieure 44c avec interposition de trois coupelles intermédiaires 44d, 44e et 44f.

Le dispositif 20 de mesure de la température et de l'humidité de l'air est monté entre les deux coupelles intermédiaires 44d et 44e, de manière à ce que les deux coupelles 44c et 44f forment un guide d'entrée d'air, alors que les coupelles 44b et 44d forment un guide de sortie d'air. On retrouve ainsi un abri 40 qui est globalement similaire, dans sa partie inférieure, à l'abri 27 décrit en référence à la figure 3.

Chaque coupelle est fixée de façon amovible sur un montant 50. En se reportant à la figure 6, on prévoit une fente radiale f à la périphérie de la coupelle. Cette fente f est surmontée d'un étrier 52 percé de deux trous 54 en regard l'un de l'autre.

Le montant 50 présente une épaisseur légèrement inférieure à la largeur de la fente X pour pouvoir s'engager dans les étriers 52. Des trous 55 sont régulièrement espacés le long du montant 50, et les deux trous 54 d'un étrier 52 sont mis en regard d'un trou 55 du montant 50 pour fixer l'étrier 52 au moyen d'un boulon par exemple. Le bord longitudinal du montant 50 engagé dans les étriers comporte une succession de pattes 58 régulièrement espacées. Ces pattes 58 servent de support pour les coupelles, et de moyen de fixation pour le système de transmission E et le dispositif 20 de mesure de la température et de l'humidité de l'air.

La station 1 est également équipée d'un système 60 pour connaître l'état hydrique et énergétique du sol. Pour connaître l'état hydrique, ce système illustré sur la figure 7 comprend deux électrodes 60a et 60b séparées l'une de l'autre par un isolant 62, et deux capteurs de températures 64 et 65 enfoncés à deux profondeurs différentes dans le sol. Les électrodes 60a et 60b sont alimentées à partir d'une source de courant alternatif, et on mesure la tension aux bornes des deux électrodes pour obtenir un indice de sécheresse.

Avantageusement, les deux électrodes 60a et 60b forment l'extrémité rigide d'une canne 68 dans laquelle sont également logés les deux capteurs de température 64 et 65. Cette canne 68 peut porter des graduations externes pour régler facilement le degré d'enfoncement dans le sol. Cela permet en outre de conserver un écart constant entre les deux capteurs de température 64 et 65.

En associant un fluxmètre 69 à ces moyens qui permettent de connaître l'état hydrique du sol, on peut connaître également l'état énergétique du sol.

Avantageusement, le fluxmètre 69 est situé à la même profondeur que le premier capteur de température 64.

En se reportant à nouveau à la figure 1, la station 1 comprend également un pluviomètre 70 et une girouette 72.

D'une manière générale, la station 1 comprend également des moyens autonomes d'alimentation en énergie électrique, constitués par des panneaux solaires 75 qui sont reliés à une batterie de stockage de l'énergie. Ces moyens sont suffisants pour assurer l'alimentation de toute la station. En effet, les mesures effectuées par les différents capteurs ne sont pas faites en permanence, si bien que la station 1 est le plus souvent en état de veille, ce qui limite notablement la consommation en energie.

Pour supporter l'ensemble des moyens qui ont été décrits précédemment, la station 1 comprend une architecture de support qui est constituée par un châssis 80 qui est supporté par l'intermédiaire d'au moins trois mâts verticaux M1, M2 et M3, qui reposent sur le sol par des pieds éventuellement réglables en hauteur. Le châssis 80 supporte le pluviomètre 70 qui est monté sensiblement dans le prolongement du mât M1. Le châssis 80 supporte par l'intermédiaire d'un bras 82 le pyrradiomètre 3 qui est avantageusement exposé au sud et à une hauteur située à environ 1,20 m au dessus du couvert végétal.

Les deux mâts M2 et M3 s'étendent sur une hauteur supérieure à celle du mât Ml. Les trois anémomètres 5 sont supportés par des bras latéraux 83 qui sont reliés aux deux mâts M2 et M3. Les trois anémomètres 5 sont respectivement situés à des hauteurs correspondant respectivement à 0,40 - 1,20 et 2,00 m, l'anémomètre intermédiaire 5 étant situé à la même hauteur que le pyrradiomètre 3.

L'abri 40 du type météo est par exemple monté à l'extrémité du mât M2, alors que la girouette 72 est montée à l'extrémité du mât M3.

Le châssis 80 comprend également une poutre 84 sensiblement horizontale montée en travers des deux mâts
M2 et M3. Cette poutre 84 est avantageusement creuse et avec une section droite sensiblement triangulaire par exemple. Sur cette poutre 84, on vient articuler les extrémités de deux bras 85 dont les autres extrémités supportent chacune un dispositif 20 de mesure de la température et de l'humidité de l'air.

En se reportant à la figure 8, chaque bras 85 peut pivoter pour régler la hauteur du dispositif 20 par rapport au couvert végétal. A cet effet, chaque bras 85 est par exemple constitué par un parallélogramme déformable dont la déformation au cours du mouvement pivotant du bras 85 permet de maintenir le dispositif 20 dans une position sensiblement horizontale.

Le parallélogramme déformable comprend deux bras parallèles supérieur 87 et inférieur 89 qui sont situés dans un même plan vertical. A une extrémité, le bras supérieur 87 est solidaire d'un arbre horizontal supérieur 91 supporté en rotation par deux paliers 93 portés par la poutre 84. A une extrémité, le bras inférieur 89 est solidaire d'un arbre horizontal inférieur 95 supporté en rotation par deux paliers 96 portés par la poutre 84. Les deux autres extrémités des bras supérieur 87 et inférieur 89 sont reliées l'une à l'autre par une biellette articulée 97 qui est solidaire d'un dispositif 20 de mesure de la température et de l'humidité de l'air. Le parallélogramme déformable est complété par deux bras 101 et 103 parallèles qui sont respectivement articulés, à une extrémité, aux deux bras 87 et 89 par des axes d'articulation 105. Les deux autres extrémités des deux bras 101 et 103 sont solidaires des deux arbres 91 et 95, respectivement. L'arbre inférieur 95 est commandé en rotation par un dispositif excentrique 107 qui est actionné à partir d'un moteur électrique 108 logé à l'intérieur de la poutre 84.

Avantageusement l'arbre inférieur 95 peut supporter une pièce mécanique située au voisinage de l'excentrique 107 et qui passe devant plusieurs détecteurs de position, chaque détecteur définissant une hauteur de réglage pour le dispositif 20. Ainsi, le dispositif excentrique 107 est commandé en fonction de la position de cette pièce mécanique.

Il est également possible de prévoir une station 1 qui peut être élevée en fonction de la hauteur du couvert végétal. Les trois mâts M1, M2 et M3 de la station 1 sont alors supportés par une embase 110 réglable en hauteur, l'embase 110 est solidaire d'un bras 112 qui est monté articulé en 114 sur un socle 116 reposant sur le sol. Une extrémité d'un levier 118 est articulée sur le bras 112, alors que son autre extrémité coopère avec un dispositif de commande 120 actionné par un moteur électrique pour régler l'inclinaison du bras 112 par rapport au sol et donc régler la hauteur de la station par rapport au haut du couvert végétal V.

Pour régler la hauteur de la station 1, le châssis 80 supporte un détecteur de hauteur 125 qui va permettre d'asservir automatiquement la hauteur de la station par rapport au haut du couvert végétal V qui constitue la hauteur de référence.

En variante, la station bioclimatologique 1 n'est pas élevée en fonction de la hauteur du couvert végétal V, mais le détecteur de hauteur 125 est néanmoins utilisé pour apporter automatiquement un facteur de correction aux mesures effectuées par les différents capteurs en fonction de la hauteur du couvert végétal.

Cette variante peut être notamment appliquée lorsque le couvert végétal est du gazon, par exemple.

D'une manière générale, tous les capteurs qui équipent la station 1 sont électriquement reliés à une unité centrale U logée dans le châssis 80 et alimentée par la batterie B qui est elle-même alimentée à partir des panneaux solaires. Cette unité centrale U comprend notamment une mémoire dans laquelle est enregistré un logiciel et des circuits de traitement.

Avantageusement, l'unité centrale U est reliée par exemple au système radio-modem E logé dans l'abri 40 du type météo et qui, par l'intermédiaire de l'antenne
An, peut transmettre des informations à un poste de contrôle Pc qui va communiquer avec l'unité centrale U.

Ce poste de contrôle Pc est par exemple constitué d'un micro-ordinateur équipé d'un écran de visualisation, et ce poste Pc va être utilisé comme un outil d'aide à la décision pour l'utilisateur.

Concrètement, la station 1 est dans un état de veille le plus souvent possible, ce qui évite toute consommation d'énergie inutile ou abusive. L'utilisateur va décider du moment de la prise de connaissance du bilan énergétique ou à tout le moins de prendre connaissance de certains paramètres mesurés par la station 1 pour interprétation et prise de décision. L'utilisateur active alors la station 1 à partir du poste de contrôle Pc et des ordres sont alors transmis à l'unité centrale U.

Au cours de l'établissement du bilan énergétique du couvert végétal V qui est effectué par l'unité centrale U, plusieurs points caractéristiques de l'invention sont à faire ressortir.

L'anémomètre intermédiaire 5 qui est situé à la même hauteur que le pyrradiomètre 3, a notamment pour fonction d'apporter un facteur de correction aux signaux de sortie du pyrradiomètre 3. Cette correction est surtout sensible par faible vent ou vent nul. Dans ce cas, les effets du rayonnement solaire sur la face supérieure du pyrradiomètre 3, créent une micro-ambiance d'air chaud qui perturbe les mesures. Ainsi, en connaissant la vitesse du vent à la hauteur du pyrradiomètre 3, le logiciel de traitement pourra apporter la correction nécessaire. Cette solution a notamment pour avantage de supprimer la présence d'un ventilateur au niveau du pyrradiomètre 3. Le facteur de correction apporté est d'autant plus précis que l'anémomètre 5 a justement un seuil de déclenchement en rotation très bas.

Les mesures effectuées par les trois anémomètres 5 permettent d'effectuer une moyenne de la vitesse du vent à chacune des hauteurs de 0,40 - 1,20 et 2 m au-dessus du couvert végétal pour obtenir le profil du vent.

Les mesures de température de l'air au moyen des deux capteurs de température 20 portés par les bras 85 réglables en hauteur, sont respectivement effectuées
- pour un couvert bas à 0,20 - 0,40 et 1,20 m,
- pour un couvert moyen à 0,40 - 0,60 et 1,2ou,
- pour un couvert haut à 0,40 - 1,20 et 2 m.

Toutes ces hauteurs sont définies par rapport au haut du couvert végétal, et les deux bras 85 sont mobiles en sens inverse l'un de l'autre selon le principe d'une mesure en double pesée. Par contre, les deux bras 85 sont à la même hauteur pour la mesure de la température intermédiaire.

Cette mesure permet de détecter les dérives éventuelles au niveau de chaque dispositif 20 de mesure de la température et de l'humidité de l'air, ce qui permet d'assurer une maintenance préventive au niveau de ces dispositifs 20.

A partir de ces mesures de température de l'air et de celle effectuée par le capteur de température 20 situé dans l'abri 40, on peut déterminer graphiquement un profil C de température, comme cela est illustré sur la figure 9.

A partir de ce profil C, il est possible de déduire une température de surface Ts au niveau du couvert végétal et les deux capteurs 64 et 65 de température logés dans le sol (figure 7) peuvent aider à la détermination de cette température Ts.

Les deux capteurs de température 64 et 65 logés dans le sol permettent également, en combinaison avec le fluxmètre 69, d'assurer par exemple une prédiction du gel.

En effet, si la température T1 mesurée par le capteur 64 s'approche de OOC, le sens du flux d'énergie capté par le fluxmètre 69, c'est-à-dire flux positif si le sol va en se réchauffant ou flux négatif si le sol va en se refroidissant, les écarts de température T1 et T2 entre les deux capteurs 64 et 65, l'indice de sécheresse déterminé à partir des deux électrodes 60a et 60b, vont permettre de déterminer si la température du sol va continuer à descendre ou, au c

En outre, en cas de pluie dont l'intensité et la durée sont détectées par le pluviomètre, il est utile de connaître l'effet d'humidification du sol par l'eau de pluie, autrement dit d'apprécier le ruissellement.

Or, si l'indice de sécheresse ne change pas, on peut en déduire que la quantité d'eau de pluie n'a pas pénétré dans le sol d'où ruissellement. En outre, si les mesures faites par les deux capteurs de température 64 et 65 varient anormalement, il sera possible. d'apprécier la profondeur d'humidification du sol par la pluie.

Avantageusement, les mâts M2 et M3 sont constitués par des éléments tubulaires qui sont utilisés pour assurer le passage des liaisons électriques entre les capteurs et l'unité centrale U.

Claims (23)

REVENDICATIONS

1.- Station bioclimatologique destinée à permettre l'établissement in-situ du bilan énergétique d'un couvert végétal pour déterminer notamment ses besoins en eau, ce bilan énergétique étant établi à partir de paramètres mesurés par un ensemble de capteurs qui équipent la station et d'un logiciel de traitement exécuté par une unité centrale connectée à l'ensemble des capteurs et à des moyens (E) de transmission de signaux vers un poste de contrôle, ladite station comprenant au moins

- un pyrradiomètre (3) situé à une hauteur déterminée au-dessus du couvert végétal pour mesurer le rayonnement solaire net qui est la différence entre le rayonnement incident et le rayonnement réfléchi par le sol,

- au moins un anémomètre (5),

- au moins deux dispositifs (20) de mesure de la température et de l'humidité relative de l'air, chaque dispositif (20) comprenant un capteur de température (22) et un capteur d'humidité relative (24) placés l'un à côté de l'autre et soumis au flux d'air d'un ventilateur (32), ces deux dispositifs (20) étant portés par des bras (85) pour effectuer des mesures à des hauteurs différentes suivant le principe de la double pesée, et

- un pluviomètre (70),

ladite station comprenant de plus des moyens autonomes d'alimentation en énergie électrique, constitués de panneaux solaires (75) reliés à une batterie de stockage de l'énergie (B), ces moyens étant suffisants pour assurer l'alimentation et le fonctionnement de la station.

2.- Station bioclimatologique selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'anémomètre (5) est situé à la même hauteur que le pyrradiomètre (3) pour mesurer la vitesse du vent et apporter un facteur de correction au signal de sortie du pyrradiomètre (3) lorsque la vitesse du vent est faible.

3.- Station bioclimatologique selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que le pyrradiomètre (3) est situé à une hauteur de l'ordre de 1,20 m au-dessus du couvert végétal et avec une exposition au sud.

4.- Station bioclimatologique selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisée en ce que l'anémomètre (5) comprend des ailettes (7) solidaires d'un arbre vertical (9) dont les deux extrémités (9a) sont chacune conformée en pointe pour limiter les forces de frottement au niveau des paliers (10) qui supportent en rotation l'arbre (9).

5.- Station bioclimatologique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la station comprend trois anémomètres (5) qui sont respectivement situés à des hauteurs de l'ordre de 0,40 - 1,20 et 2,00 m au-dessus du couvert végétal.

6.- Station bioclimatologique selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que chaque capteur (22) de mesure de la température de l'air, est constitué par un dépôt (25) de métal sur un substrat (26) isolant et dont la résistance varie avec la température.

7.- Station bioclimatologique selon la revendication 6, caractérisée en ce que les capteurs de température (22) sont alimentés à partir d'une même source de courant (I).

8.- Station bioclimatologique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que chaque capteur (24) de mesure de l'humidité relative de l'air est constitué par un condensateur dont la capacité varie avec le taux d'humidité de l'air, et par exemple une résistance montée en série pour former un réseau (RC) dont les variations de fréquence sont détectées.

9.- Station bioclimatologique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les dispositifs (20) de mesure de la température et de l'humidité relative de l'air sont utilisés pour faire des mesures sur une hauteur comprise entre 0,20 et 2,00 m environ.

10.- Station bioclimatologique selon la revendication 9, caractérisée en ce que l'un des dispositifs (20) de mesure de la température et de l'humidité relative de l'air est placé successivement à une hauteur dite supérieure, une hauteur intermédiaire et une hauteur dite inférieure, alors qu'en parallèle l'autre dispositif (20) est placé à la hauteur dite inférieure, à la hauteur intermédiaire et à ladite hauteur supérieure.

11.- Station bioclimatologique selon la revendication 10, caractérisée en ce que les trois hauteurs précitées sont respectivement de 0,20 - 0,40 1,20 m, 0,40 - 0,60 - 1,20 m et 0,40 - 1,20 - 2,00 m pour un couvert végétal bas, moyen ou haut, respectivement.

12.- Station bioclimatologique selon l'une quelconque des revendications 6 à 11, caractérisée en ce que chaque dispositif (20) de mesure de la température et de l'humidité relative de l'air est monté dans un abri ventilé (27)

13.- Station bioclimatologique selon la revendication 12, caractérisée en ce que l'abri ventilé (27) comprend un guide d'entrée d'air (28) constitué de deux disques (28a, 28b) superposés, et un guide de sortie d'air (37) constitué de deux coupelles (34, 36) superposées, le dispositif (20) étant monté entre lesdits guides d'entrée (28) et de sortie (37).

14.- Station bioclimatologique selon l'une quelconque des revendications 6 à 13, caractérisée en ce que chaque bras (85) qui supporte un dispositif (20) de mesure de la température et de l'humidité relative de l'air, est constitué par un parallélogramme articulé (87, 89, 97) commandé à partir d'un moteur électrique (108).

15.- Station bioclimatologique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle est également équipée d'un troisième dispositif (20) de mesure de la température et de l'humidité relative de l'air, ce dispositif (20) étant placé dans un abri (40) du type météo situé à une hauteur prédéterminée de l'ordre de 2,00 m.

16.- Station bioclimatologique selon la revendication 15, caractérisée en ce que l'abri (40) renferme également les moyens de transmission (E) de signaux vers un poste de contrôle (Pc), ces moyens étant par exemple constitués par un système radio-modem.

17.- Station bioclimatologique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'elle comprend une architecture de support constituée d'un châssis (80) qui est supporté par au moins trois mâts verticaux (M1, M2, M3), ledit châssis (80) supportant le pluviomètre (70) dans le prolongement de l'un des mâts (Ml), le pyrradiomètre (3) par l'intermédiaire d'un bras (82), les panneaux solaires (75) et l'unité centrale (U), et en ce que le châssis (80) comprend également une poutre creuse (84) montée en travers des deux mâts (M2, M3) et sur laquelle viennent s'articuler les bras de support (85) des dispositifs (20) de mesure de la température et de l'humidité de l'air.

18.- Station bioclimatologique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend également un système pour connaître l'état hydrique et énergétique du sol.

19.- Station bioclimatologique selon la revendication 18, caractérisée en ce que le système pour connaître l'état hydrique du sol comprend un dispositif de mesure de la sécheresse du sol qui est constitué de deux capteurs de température (64, 65) situés à deux profondeurs différentes dans le sol et de deux électrodes (60a, 60b) placées au voisinage du capteur de température (65) situé le plus profondément dans le sol.

20.- Station bioclimatologique selon la revendication 19, caractérisée en ce que les deux électrodes (60a, 60b) forment l'extrémité rigide d'une canne (68) qui porte également les deux capteurs de température (64, 65).

21.- Station bioclimatologique selon la revendication 20, caractérisée en ce qu'elle comprend également un fluxmètre (69) associé aux deux électrodes (60a, 60b) et aux deux capteurs de température (64, 65) pour connaître l'état énergétique du sol.

22.- Station bioclimatologique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle est également équipée d'un capteur de hauteur (125) pour asservir automatiquement la hauteur de la station à la hauteur du couvert végétal.

23.- Station bioclimatologique selon l'une quelconque des revendications 1 à 21, caractérisée en ce qu'elle est également équipée d'un capteur de hauteur (125) pour asservir les valeurs des paramètres mesurés à la hauteur du couvert végétal.